مقدمة في لغات البرمجة
مقدمة
البرمجة هي عملية كتابة الأوامر لتعمل على حاسوب ما بلغة ما يستطيع البشر التعامل معها ، ويقوم الحاسوب بترجمتها للصيغة التي يستطيع أن ينفذها. يمكن الخوض في مجال البرمجة من عدّة نواحي، إحداها الدخول من باب لغات البرمجة ، ومنها:
ما هو البرنامج؟
البرنامج هو مجموعة من الخطوات المحددة والمرتبة والتي تقوم بوظيفة معينة.
إذن سمات البرنامج:
- خطوات محددة: إذ يجب تحديد الخطوات بدقة
- خطوات مرتبة: الترتيب هو من أهم سمات البرنامج إذ قد تتغير وظيفة البرنامج بتغير الترتيب، أو قد لا يقوم البرنامج بوظيفته في حال تغير ترتيب خطواته.
- الوظيفة: لكل برنامج وظيفة محددة، مثلا: القيام بعملية حسابية ما، أو نسخ مجموعة من الملفات من مكان إلى آخر.
مثال: البرنامج اليومي للذهاب إلى المدرسة
- الاستيقاظ
- الغسيل
- ارتداء الملابس
- استقلال الحافلة
- الوصول إلى الجامعة
نلاحظ من السابق أنه تلزمنا خمس خطوات للذهاب إلى المدرسة
كما أن الخطوات الخمسة السابقة كافية تماما لأداء الوظيفة المطلوبة وهي الوصول إلى المدرسة
وأيضا، لا نستطيع تغيير ترتيب الخطوات السابقة وإلا سنحصل على تنائج غير متوقعة، فمثلا لا نستطيع استقلال الحافلة قبل ارتداء الملابس
ما هي البرمجة؟
البرمجة هي محاولة إيجاد الخطوات اللازمة لحل مسألة ما أو القيام بوظيفة ما.
ومن ثم تطبيق هذا الحل وكتابته بأحد لغات البرمجة، وتلقيمه إلى الحاسوب وتنفيذه.
إذن:
- الحل.
- تطبيق الحل بأحد لغات البرمجة.
- تلقيم الحل وتنفيذه على الحاسوب.
سنقتصر في هذا الموضوع على التعرف إلى تقنيات الحل، أما التطبيق والتنفيذ فنأتي إلى ذكر لمحة بالفصول الأخيرة، وستكون لها مواضيع منفصلة.
مبادئ البرمجة
قبل البدء بتعلم أي من لغات البرمجة، أو الدخول إلى عالم البرمجة والخوارزميات، من الضروري جدا التعرف على مبادئ البرمجة بشكل مجرد ومستقل عن لغات البرمجة. مبادئ البرمجة هي عرض للأدوات المنطقية التي تم تطويرها واستخدامها في لغات البرمجة، حيث تشترك معظم أو جميع لغات البرمجة في هذه الأدوات ولكن تقوم كل لغة بالتعبير عن هذه الأدوات بطريقتها الخاصة.
هذه الأدوات عموما صممت وطورت لتكون البنية الأساسية للغات متوسطة وعالية المستوى.
في مادة مبادئ البرمجة يتم التعرف على لبنات بناء البرنامج والتحليل المنطقي للمسائل وتجزئتها ومحاولة تمثيل كل جزء بما يقابله من الأدوات البرمجية المتاحة.
إذا كنت في بداية الطريق لعلوم الكمبيوتر بشكل عام، والبرمجة بشكل خاص؛
إذا كنت طالبا مستجدا في جامعة تقنية أو معهد تقني؛
إذا كنت تريد التعرف على مفاهيم البرمجة دون التعمق بلغات البرمجة؛
فهذا هو المكان المناسب لتبدأ منه
البرامج والنظم
لنعد إلى التعريف السابق للبرنامج، والذي يتضمن فكرة الوظيفية، أي: البرنامج يجب أن يقوم بوظيفة معينة.
لنقم بطرح مثال آخر:
يلزمنا برنامج لتحضير كعكة التفاح!
لنحاول التقسيم إلى الخطوات المطلوبة:
- تحضير المقادير (بيض، طحين، سكر، تفاح، خميرة).
- نخفق البيض.
- نمزج مع الطحين والسكر والخميرة.
- نصب في وعاء.
- نزين بالتفاح.
- نضع بالفرن.
- ننتظر حتى تصبح الكعكة جاهزة.
ممتاز أصبحت الكعكة جاهزة!
لنطرح مثالا آخرا ونحاول حله:
يلزمنا غسيل بعض الملابس المتسخة!
الخطوات:
- تحضير المواد المطلوبة (الغسيل المتسخ، مواد التنظيف).
- وضع الغسيل بالغسالة وتشغيلها.
- الانتظار حتى ينظف الغسيل.
في المثالين السابقين هناك جزء منطقي مشترك، ما هو؟
أولا كما التعريف: خطوات محددة ومرتبة تقوم بإنجاز مهمة ما (سنطلق عليها وظيفة من الآن فصاعدا)
ولكن قبل البدء في هذه الخطوات لزمنا في الحالتين إحضار بعض المستلزمات للقيام بالوظيفة، كالبيض والخميرة في المثال الأول، مواد التنظيف في المثال الثاني.
كما أننا انتظرنا للحصول على النتيجة النهائية وهي التي تخبرنا أن البرنامج أدى وظيفته بالشكل المطلوب وهي الكعكة والغسيل النظيف.
إذن، إذا نظرنا لبرنامجنا من الخارج سوف نراه بالشكل التالي:
المتحولات والثوابت
طلب أحدهم معرفة كيفية حساب محيط دائرة. لنجيب على سؤاله نحتاج إلى معرفة نصف قطر الدائرة التي يريد حساب محيطها، ومن ثم تطبيق الدستور المعروف: C=2πr
حيث نبدل قيمة π بالرقم 3.14159 ونبدل r بقيمة نصف القطر ومنه إذا كان نصف قطر الدائرة المطلوب حساب محيطها هو 2 يكون المحيط 12.56636
بالعودة إلى الدستور السابق نلاحظ وجود ثلاث مكونات لحساب المحيط وهي: 2، π، r وإن كلا من 2 و π قمتهما محددة مسبقا وعلى أحدهم تحديد قيمة نصف القطر r لنتمكن من حساب المحيط سنطلق على كل من 2 و π اسم ثوابت أما r فهو متحول إذن، الثابت هو تعبير ذو قيمة ثابتة لا تتغير ومن ذلك الثوابت الرياضية والأرقام وأما المتحول هو تعبير يأخذ قيم متعددة تتغير حسب السياق، مثلا إذا أردنا حساب محيط دائرة نصف قطرها 7 عندئذ تكون قيمة r في الدستور السابق مساوية ل 7